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1 INSTITUTO DE ESTUDOS SUPERIORES DA AMAZÔNIA CÁLCULO 1 Prof. Dr. Irazel Soares TÉCNICAS DE INTEGRAÇÃO Até agora determinamos 𝑓 𝑥 𝑑𝑥 utilizando as regras de derivação e algumas propriedades das derivadas. Entretanto, o cálculo de uma primitiva pode não ser uma tarefa simples ou imediata. Nestes casos, algumas técnicas são requeridas, a fim de determinarmos a integral. INTEGRAÇÃO POR SUBSTITUÇÃO SIMPLES Seja a expressão [ ( )]. '( )g f x f x dx∫ . Através da substituição: ( )u f x= e ' '( ) '( )duu f x ou f x dx = = , ou ainda, '( )du f x dx= , vem: 𝑔 𝑓 𝑥 . 𝑓' 𝑥 𝑑𝑥 = 𝑔 𝑢 𝑑𝑢 = ℎ 𝑢 + 𝑐 = ℎ 𝑓 𝑥 + 𝑐 admitindo que se conhece ( )g u du∫ . IMPORTANTE! O método da substituição de variável exige a identificação de u e 'u ou u e du na integral dada. EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO I. Calcular as seguintes integrais indefinidas: 01) 1 dx n x+∫ 02) 2 1x −∫ .2x dx 03) 2.sectgxe∫ x dx 04) ( )cos ln .x∫ 1 dx x 05) 4 .cossen x∫ x dx 06) 2.sectgx∫ x dx 07) cos7x∫ dx 08) ( )43 21 .x x dx−∫ 09) 3cos x∫ dx 10) 2sec 5x dx∫ 11) cot x dx∫ 12) 2 33 1x x dx−∫ 13) ax b dx−∫ 14) . cossen x x dx∫ 15) 21 x dx x+∫ 2 16) 41 x dx x+∫ 17) 21 t t e dt e+∫ 18) 2 sec . 1 sec x tg x x− ∫ 19) 5xa dx∫ 20) .x xa e dx∫ 21) 3 cos x sen x dx sen x + ∫ 22) sec x dx∫ 23) 2tg x dx∫ 24) 2 1 1 4 dx x+∫ 25) 2 3 1cos . dx x x ⎛ ⎞ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ ∫ 26) ( )2cottg g dθ θ θ+∫ 27) 1 cos senx dx x−∫ 28) ( ) ( ) 1 cos senx dx x x + −∫ 39) ( ) ( ) 2 2 t t e dt e t + + ∫ 30) 1 . ln dx x x∫ 31) ( ) 3 1 . dx x x+∫ RESPOSTAS 01) ln n x C+ + 02) ( )322 13 x C− + 03) tg xe C+ 04) ( )lnsen x C+ 05) 5 5 sen x C+ 06) 2 2 tg x C+ 07) 1 .sec7 7 x C+ 08) ( )53 1 15 x C − + 09) 3 3 sen xsen x C− + 10) 1. 5 5 tg x C+ 11) ln sen x C+ 12) 3 3 2 ( 1) 3 x C− + 13) ( )32 . , 0 3 ax b C a a − + ≠ 14) 2 2 sen x C+ 15) 2 1 .ln 2 l x C+ + 16) 2 1 . 2 arctg x C+ 17) tarctg e C+ 18) )(secarcsen x C+ 19) P 5 5. ln xa C a + 3 20) ( ) ln xae C ae + 21) 2 1 cot 2. g x C sen x − − + 22) ln sec x tg x C+ + 23) tg x x C− + 24) ( )1. 2 2 arctg x C+ 25) 1 3. 3 sen C x ⎛ ⎞− +⎜ ⎟ ⎝ ⎠ 26) cottg g Cθ θ− + 27) 2 1 cos x C− + 28) ln cosx x C− + 29) ln 2te t C+ + 30) ln ln x C+ 31) 6. ln 1 x C+ + INTEGRAÇÃO POR PARTES Um método de integração muito útil é a integração por partes. Este depende da fórmula para o diferencial de um produto: 𝑑 𝑢𝑣 = 𝑢𝑑𝑣 + 𝑣𝑑𝑢 𝑜𝑢 𝑢𝑑𝑣 = 𝑑 𝑢𝑣 − 𝑣𝑑𝑢(1) integrando em ambos os membros de (1), temos 𝑢𝑑𝑣 = 𝑢𝑣 − 𝑣𝑑𝑢 (2) A fórmula (2) é chamada de fórmula para integração por partes. Esta fórmula expressa a integral 𝑢𝑑𝑣 em termos de outra integral, 𝑣𝑑𝑢. Para uma escolha apropriada de 𝑢 𝑒 𝑑𝑣 pode ser mais fácil integrar a segunda integral do que a primeira. 4 EXERCÍCIOS Calcule as seguintes integrais 01) .x sen x dx∫ 02) (3 7). cosx x dx+∫ 03) (2 1). xx e dx−∫ 04) ( )3 1 .cos 5x x dx− +∫ 05) 1 3(2 3). xx e dx−−∫ 06) x ln x dx∫ 07) x sen x dx∫ 08) 2 xx e dx∫ 09) xe sen x dx∫ 10) 3sec x dx∫ 11) ln x dx∫ 12) 2secx x dx∫ 13) arc sen x dx∫ 14) x arc tg x dx∫ 15) cosxe x dx∫ 16) 3 21 x dx x− ∫ 17) 5sec x dx∫ 18) 3 0 3 cossen x x dx π ∫ RESPOSTAS 01) . cosx x sen x c− + + 02)( )3 7 3 cosx sen x x c− + + 03) (2 3)xe x c− + 04) 5( 3 1). 5 3 cos5 25 x sen x x− + − 05) 1 3 2 7 3 9 xx e c−⎛ ⎞− + +⎜ ⎟ ⎝ ⎠ 06) 1 1 2 22 4x In x x C− + 07) cosx x sen x C− + + 08) 2 2 2x x xx e xe e C− + + 09)2 cosx x xe sen x dx e x e sen x C= − + +∫ 10) 1 1 3 2 2sec sec secxdx xtg ln x tg x C= + + +∫ 11) (ln 1)x x C− + 12) ln cosxtgx x C+ + 13) 1 21xsen x x C− + − + 14) 1 2 1 1( 1) 2 2 tg x x x C− + − + 15) 1 (cos ) 2 xe x sen x C+ + 16) 3 22 2 221 (1 ) 3 x x x C− − − − + 17) 31 3sec [sec ln sec ] 4 8 x tg x x tgx x tgx C+ + + + 18) 9 16 5 INTEGRAÇÃO DE FUNÇÕES RACIONAIS POR FRAÇÕES PARCIAIS Uma função H é racional se H(x)=P(x)/Q(x), onde P(x) e Q(x) são polinômios. Se o grau[f(x)]<grau[g(x)] a função racional é dita própria Se o grau[f(x)]>grau[g(x)] a função racional é dita imprópria Uma fração racional imprópria pode ser expressa como a soma de um polinômio e de uma fração racional própria. Toda fração racional própria pode ser expressa como uma soma de frações simples(frações parciais). CASO 1- FATORES LINEARES DISTINTOS: A cada fator linear da forma ax+b que aparece uma vez no denominador de uma fração própria, corresponde uma fração parcial da forma A/ax+b, onde A é uma constante a ser determinada. EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 01. Calcule: 𝑑𝑥𝑥! − 4 02. Calcule: 𝑑𝑥𝑥! − 5𝑥 + 6 03. Calcule: (𝑥 + 1)𝑑𝑥𝑥!+𝑥! − 6𝑥 CASO 2- FATORES LINEARES REPETIDOS: A cada fator linear da forma ax+b que aparece n vezes no denominador de uma fração racional própria corresponde uma soma de n frações parciais da forma: 𝐴!𝑎𝑥 + 𝑏 + 𝐴!(𝑎𝑥 + 𝑏)! +⋯+ 𝐴!(𝑎𝑥 + 𝑏)! EXERCÍCIOS DE REVISÃO I. Calcule: 01) 3𝑥 + 5 𝑑𝑥𝑥! − 𝑥! − 𝑥 + 1 02) (𝑥! − 1)𝑑𝑥𝑥!(𝑥 − 2)! 6 03) 𝑥!𝑑𝑥𝑥! + 𝑥 − 6 04) 5𝑥 − 2𝑥! − 4 𝑑𝑥 05) 4𝑥 − 2𝑥! − 𝑥! − 2𝑥 𝑑𝑥 06) 6𝑥! − 2𝑥 − 14𝑥! − 𝑥 𝑑𝑥 07) 𝑥! + 𝑥 + 2𝑥! − 1 𝑑𝑥 08) 𝑑𝑥𝑥! + 3𝑥! 09) 3𝑥! − 𝑥 + 1𝑥! − 𝑥! 𝑑𝑥 10) 𝑑𝑥(𝑥 + 2)! 11) 𝑥 − 3𝑥! + 𝑥! 𝑑𝑥!! 12) 𝑥 − 22𝑥! + 7𝑥 + 3𝑑𝑥!! 13) 𝑥! − 4𝑥 + 3𝑥(𝑥 + 1)! 𝑑𝑥!!
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